Расчет сложных трубопроводов

Предыдущая 43 44 45 46 47 48 495051 52 53 54 55 56 57 58 Следующая

Ранее изложенная методика гидравлического расчета предполагает, что диаметр нефтепровода по длине не меняется. Такой трубопровод принято называть простым.

В действительности при постоянной величине внешнего диаметра труб нефтепровода внутренний диаметр меняется с изменением толщины стенок труб. Кроме того, на отдельных участках прокладываются параллельные трубопроводы (лупинги и резервные нитки). Такой трубопровод принято называть сложным.

В общем случае сложный трубопровод можно рассчитывать по отдельным участкам. Далее общие потери напора определяются как сумма потерь напора последовательно соединенных участков. На участках с параллельными нитками потери напора принимаются равными потерям напора в одной из них.

Для облегчения расчета используется замена расчета сложного трубопровода расчетом простого трубопровода использованием понятий эквивалентного диаметра и коэффициента расхода.

Эквивалентным диаметром принято называть диаметр простого трубопровода, пропускная способность которого равна пропускной способности реального нефтепровода при прочих равных условиях.

Эквивалентный диаметр определяется последовательным упрощением сложного трубопровода, используя формулы определения эквивалентного диаметра при параллельном и последовательном соединении участков.

При параллельном соединении n участков:

, (6.29)

где D_эк – эквивалентный диаметр; D_i – диаметр каждой из ветвей сложного участка.

При последовательном соединении n участков:

, (6.30)

где D_i – диаметр каждого из n последовательно соединенных участков; l_i – длина участка одного диаметра; L – суммарная длина последовательно соединенных участков.

Коэффициентом расхода K_р называют отношение пропускной способности нефтепровода данного диаметра Q к пропускной способности эталонного нефтепровода Q₀, при прочих равных условиях:

. (6.31)

Эталонный диаметр D₀ выбирается произвольно исходя из удобства расчетов. Обычно в расчётах принимают D₀ = 1 м.

Коэффициент расхода:

- простого трубопровода

, (6.32)

-для участка с параллельными нитками

, (6.33)

-для последовательно соединенных участков

. (6.34)

В этом случае потери напора на трение в нефтепроводе будут определяться выражением

. (6.35)

Задача №3

Определить потери напора трубопровода с лупингом (рис.6.7.). По нефтепроводу перекачивается нефть ρ = 861кг/м³; ν = 35·10^-6 м²/с; Q = 1,31 м³/с; внутренние диаметры участков D₁ = 1000 мм, D_л = 700 мм; длины участков , , ; .

Рис. 6.7. Сложный трубопровод.

Решение.

Определим коэффициент течения. Для необходимо знать режимы течения.

Режим течения нефти в нефтепроводе с

Определяем число Рейнольдса

Определяем граничное число Рейнольдса

Режим течения нефти в нефтепроводе с D_л = 700 мм.

Определяем число Рейнольдса

Определяем граничное число Рейнольдса

;

В обоих случаях турбулентный режим, зона Блазиуса

т=0,25; β=0,0246;

Решим задачу методом приведения сложного газопровода к простому при помощи специальных коэффициентов. Зададимся произвольно эталонным диаметром, для простоты примем D₀ = D₁ = 1000 мм.

Разобьем схему на простые участки (рис.6.16.). Для них определим коэффициенты расхода.

Определение расходов:

1) Первый участок представляет самостоятельную нитку постоянного диаметра, является простым. Тогда коэффициент расхода этого участка k_p1 определиться по формуле

2) Рассмотрим участок с лупингом. В данном случае нужно найти отдельные коэффициенты расхода каждой из труб. Далее, используя формулу параллельного соединения, найдем коэффициент расхода участка с лупингом k_p_л .

;